Исследователи создают дрожжи, работающие на свету, что дает представление об эволюции, биотопливе и клеточном старении

Возможно, вам знакомы дрожжи, так как они могут превращать углеводы в продукты, такие как хлеб и пиво, при брожении в темноте. Однако в новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые из Школы биологических наук Технологического института Джорджии создали один из первых в мире штаммов дрожжей, которые, возможно, проявляют более высокую активность при включенном свете.

Энтони Бернетти, ученый-исследователь, работающий в лаборатории доцента Уильяма Рэтклиффа и автор исследования, отмечает: «Мы были поражены простотой превращения дрожжей в фототрофы (организмы, способные использовать энергию света). Просто переместив один ген, мы добились их роста на свету на 2% быстрее, чем в темноте, без сложной настройки или уговоров.»

Эта легкая модификация делает дрожжи более приспособленными к использованию света, что может иметь важное значение для понимания происхождения этой черты и ее потенциального применения в областях, таких как производство биотоплива, эволюция и клеточное старение.

Исследование было вдохновлено предыдущей работой по долгосрочной эволюции многоклеточной жизни. В эксперименте MuLTEE было выявлено главное ограничение эволюции многоклеточных организмов — энергия, и исследователи искали способы обойти это ограничение, вдохновившись идеей использования света как источника энергии.

Простота модификации дрожжей, делающей их фототрофами, открывает новые перспективы в изучении энергетических процессов, исследовании эволюции и механизмов клеточного старения.

«Родопсины широко распространены в древе жизни и, кажется, передаются организмами друг другу в течение эволюционного времени», — сообщает Отэм Петерсон, студент докторской программы по биологии, работающий с Рэтклиффом и главный автор исследования.

Этот вид генетического обмена известен как горизонтальный перенос генов и предполагает обмен генетической информацией между несвязанными организмами. Горизонтальный перенос генов способен вызвать заметные эволюционные изменения за короткое время, например, в случае быстрой адаптации бактерий к определенным антибиотикам. Этот процесс может затрагивать различные виды генетической информации, особенно часто встречается с белками родопсина.

По словам Бернетти, в ходе поиска способа внедрения родопсинов в многоклеточные дрожжи они обнаружили возможность изучения горизонтального переноса родопсинов в ходе эволюции. Они достигли этого, внедрив ген родопсина, синтезированный из паразитического гриба, в обычные пекарские дрожжи. Этот ген кодирует форму родопсина, которая интегрируется в вакуоли клетки, аналогично митохондриям, способным превращать химические градиенты, создаваемые белками, в энергию.

Дрожжи, оснащенные вакуолярным родопсином, выросли на 2% быстрее при освещении, предоставляя значительное преимущество с эволюционной точки зрения. «У нас есть всего один ген, который мы просто переносим из контекста в линию, ранее не являвшуюся фототрофом, и это срабатывает. Это свидетельствует о том, насколько легко такой системе выполнять свою функцию в новом организме», — говорит Бернетти.

Эта простота открывает новые горизонты в понимании эволюции и может привести к улучшениям в областях, таких как синтез биотоплива. Однако главный интерес группы Рэтклиффа заключается в изучении того, как это дополнительное преимущество может повлиять на эволюцию одноклеточных дрожжей, направленную на переход к многоклеточному организму.

По материалам: cell.com

Вам понравилась статья?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

1 комментарий к “Исследователи создают дрожжи, работающие на свету, что дает представление об эволюции, биотопливе и клеточном старении

  1. Это открытие не только предоставляет ценную информацию о механизмах эволюции, но также может иметь потенциал для применения в областях, таких как производство биотоплива и изучение клеточного старения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *